Prof. Dr.-Ing. Dieter Wolff Die neue Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 Seminar des IHV, Großburgwedel 26. Februar 2004 1 Tagesplan 1. Einleitung: Was ist anders, was ist neu? 2. Verknüpfung mit der EnEV 3. Verknüpfung von europäischer Norm und nationalem Beiblatt 4. Berechnungsablauf in der Übersicht 5. Benötigte Daten 6. Berechnungskennwerte im Detail 7. Beispiel Gebäude ohne mechanische Lüftung 8. Beispiel Lüftungssysteme im Vergleich 9. Hinweis auf Software 10. Fragen? Diskussion! 2
Was ist anders? Was ist neu? 3 Wann kommt die Norm? Die Norm (Beiblatt 1) tritt am 1. April 2004 mit einer Übergangsfrist bis zum 1. Oktober 2004 in Kraft. Übersicht wichtiger neuer Formelzeichen Wärmedurchgangskoeffizient: k U Wärmestrom: Q & Φ Phi Temperatur: ϑ Θ Theta Luftwechsel: β n 4
Begriffe und Indizes 5 Quelle: IKZ, 21/2003 Neue Gleichungen für bekannte Zusammenhänge 6 Quelle: IKZ, 21/2003
Weitere neue Begriffe 7 Quelle: IKZ, 21/2003 Was entfällt? 8 Quelle: IKZ, 21/2003
Außenmaße 9 Zusammenhang mit der EnEV Berechnung mit Außenmaßen Verwendung der U-Werte nach europäischen Normen Berücksichtigung von Wärmebrücken Berücksichtung der Gebäudedichtheit 10
Verknüpfung von europäischer Norm EN 12831 und nationalem Anhang Beiblatt 1 11 Verknüpfung von europäischer Norm und nationalem Anhang EN 12831 Deutsches Beiblatt 1 1 Anwendungsbereich 1 Anwendungsbereich 2 Normative Verweisungen 3 Definitionen und Formalzeichen 4 Grundzüge des Berechnungsverfahrens 5 Allgemeine Betrachtungen 5.1 Berechnungsverfahren für einen beheizten Raum 5.2 Berechnungsverfahren für eine Gebäudeeinheit oder ein gesamtes Gebäude 5.3 Vereinfachtes Berechnungsverfahren 12
Verknüpfung von europäischer Norm und nationalem Anhang EN 12831 Deutsches Beiblatt 1 6 Benötigte Angaben 2 Tabellen für Eingabedaten und Parameter zur Heizlastberechnung 6.1 Meteorologische Daten 2.1 Meteorologische Daten 6.2 Norm-Innentemperatur 2.2 Norm-Innentemperatur 6.3 Gebäudedaten 2.3 Gebäudedaten 7 Gesamt-Normwärmeverluste eines beheizten Raumes Standardfall 7.1 Norm-Transmissionswärmeverluste 2.4 Norm-Transmissionswärmeverluste 7.2 Norm-Lüftungswärmeverluste 2.5 Norm-Lüftungswärmeverluste 7.3 Räume mit unterbrochenem Heizbetrieb 2.6 Räume mit unterbrochenem Heizbetrieb 8 Norm-Heizlast 8.1 Norm-Heizlast eines beheizten Raumes 2.7 Netto-Heizlast und Norm-Heizlast 8.2 Norm-Heizlast einer Gebäudeeinheit bzw. 2.8 Gleichzeitig wirksamer Lüftungswärmeanteil eines Gebäudes durch Infiltration 13 Verknüpfung von europäischer Norm und nationalem Anhang EN 12831 Deutsches Beiblatt 1 9 Vereinfachtes Berechnungsverfahren 2.9 Vereinfachte Berechnungsmethode 9.1 Norm-Wärmeverluste eines beheizten Raumes 9.2 Norm-Heizlast für einen beheizten Raum 9.3 Gesamte Norm-Heizlast für eine Gebäudeeinheit oder ein Gebäude 3 Formblätter 3.1 Ausführliches Verfahren 3.2 Vereinfachtes Verfahren 4 Muster der Formblätter 14
Verknüpfung von europäischer Norm und nationalem Anhang B EN 12831 Deutsches Beiblatt 1 A Grundlegende Randbedingungen für behagliche Innenraumbedingungen Berechnungsverfahren für Norm- Wärmeverluste in Sonderfällen C Beispielrechnung 5 Beispielrechnung 5.1 Ausführliches Verfahren 5.2 Vereinfachtes Verfahren D Anhaltswerte zu den Berechnungen nach den Abschnitten 6 bis 9 15 Berechnungsablauf 16
Berechnungsgang 17 Berechnungsgang 18
Benötigte Daten Meteorologische Daten Norm-Innentemperatur Gebäudedaten 19 Randbedingungen für U-Werte 20
Randbedingungen für U-Werte 21 Benötigte Daten Daten zur Dichtheit und Lüftung 22
Detaillierte Berechnung 23 Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 24
Gesamter Normwärmeverlust eines beheizten Raumes (Standardfall): (1) > Gleichung 2 > Gleichung 11 25 Norm-Transmissionswärmeverluste eines Raumes (2) > Gleichg. 3/4 > Gleichung 5 > Gleichung 8 > Gleich. 10 > Beiblatt T.2 > Beiblatt T.1 26
Beiblatt Tabelle 1a (Auszug) 27 Beiblatt: Isothermenkarte 28
Beiblatt Tabelle 2 29 Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 30
Direkte Wärmeverluste an die Umgebung (3) Oder einfacher: H T,ie = A (U + f ) k k c (4) 31 Direkte Wärmeverluste an die Umgebung > andere Normen > Geb. maß > andere Normen 32
Direkte Wärmeverluste an die Umgebung >Außenmaß > Beiblatt: 1,0 > Beiblatt T.3 33 Beiblatt Tabelle 3 34
Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 35 Wärmeverluste durch unbeheizte Räume (5) > Beiblatt T.4 Ermittlung: Berechnung mit Gleichung 6 oder 7 (hier nicht erläutert) oder aus Tabellen Weitere Größen: siehe oben 36
Beiblatt Tabelle 4 37 Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 38
Wärmeverluste an das Erdreich (8) > Beiblatt: 1,45 > Beiblatt T.1 > Geb. maß >Bild 3 6/ T.4 7 39 >Beiblatt: 1,00 bei 1m 1,15 bei <1m Beiblatt Tabelle 1b (Auszug) 40
Beiblatt Tabelle 5 41 Wärmeverluste an das Erdreich: Bodenplatte U equiv,k = f (U Boden (9),B' und z) > Geb. maß > Geb. maß Z: 0 m oder 1,5 m oder 3 m 42 Raumweise Berechnung getrennt: Räume ohne Außenwände, Räume mit gut gedämmtem Boden und alle anderen Räume
Norm Bild 3 43 Norm Tabelle 4 44
Wärmeverluste an das Erdreich: Wände an Erdreich U equiv,bw = f (U Wand und z) Ablesen der Werte aus ähnlichen Bildern wie für Böden Weitere Elemente: unbeheizter Keller und hochgeständerte Bodenplatte werden behandelt wie unbeheizte Räume nach Gleichung 5 45 Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 46
Wärmeverluste an andere beheizte Räume (10) Hier: Keine Berücksichtigung von Wärmebrücken! > Beiblatt T.5 > Geb. maß 47 > andere Normen Beiblatt Tabelle 5 48
Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 49 Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 50
Norm-Lüftungswärmeverluste eines Raumes (11) andere Werte siehe Gleichung 2 > Gl. 12/13 (12) (13) > siehe unten 51 >0,34Wh/m³K Mindest-Luftvolumenstrom (16) > Beiblatt T.6 > Geb. maße Vereinfacht: V i =V e 0,8 Typische Werte für n: 0,5 (Standard) 1,5 (WC) 2,0 (Schlaf- und Besprechungsraum) h -1 52
Beiblatt Tabelle 6 53 Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 54
Volumenstrom aus Infiltration (17) > Beiblatt T.7 > Beiblatt T.8 > Beiblatt T.9 Typische Werte: n 50 = 2 9 h -1 e i = 0 0,09 ε = 1,0 bis 4 Geschosse sonst nach Höhe h: (h/10) 4/9 55 Beiblatt Tabelle 7 56
Beiblatt Tabelle 8 57 Beiblatt Tabelle 9 58
Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 59 Volumenstrom für Gebäude ohne mechanische Lüftung (14) >Gl. 17 >Gl. 16 60
Volumenstrom für Gebäude mit mechanischer Lüftung (15 bzw. Beiblatt Gl. 1) >Gl. 17 > siehe unten > siehe unten > siehe unten > siehe unten Temperaturkorrektur: > Berechnung 61 Volumenstrom für Gebäude mit mechanischer Lüftung Mindestluftwechsel: auch hier gilt: V i V min,i Zuluftvolumenstrom: 62
Volumenstrom für Gebäude mit mechanischer Lüftung Überschuss Abluftvolumenstrom: (18) > konkrete Werte In Wohngebäuden ist der Wert meist 0. Sonst Ermittlung des Abluftüberschusses für das gesamte Gebäude und Aufteilung des Gesamtwertes auf die Zulufträume. Verteilung über das Verhältnis der Undichtheiten der einzelnen Räume oder über das Verhältnis der Volumina. (19) 63 Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 64
Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 65 Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 66
Räume mit unterbrochenem Heizbetrieb Aufheizleistung optional! nicht notwendig bei durchgehendem Heizbetrieb an den kältesten Tagen (Regelung). Bedarf einer gesonderten Vereinbarung mit dem Auftraggeber. Berechnung über Simulation oder nach Gleichung (20) > Geb. maße Typische Werte abhängig von: > Beiblatt T.10 Innentemperaturabfall nach Nachabsenkung (1 2K) oder Wochenendabsenkung (3 7K) Gebäudemasse (leicht, mittel, schwer) Wiederaufheizzeit in Stunden 67 Werte: 2 187 W/m² Beiblatt Tabelle 10a 68
Beiblatt Tabelle 10b 69 Zuschlagfaktoren Zuschlagfaktoren f RH für Wiederaufheizung von Wohnbauten (maximale Nachtabsenkung 8 h) Zuschlagfaktor frh, in [W/m²] 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 leichte Bauart, Auskühlung um 1K mittelschwere Bauart, Auskühlung um 2K schwere Bauart, Auskühlung um 3K 1 2 3 4 maximale Wiederaufheizzeit, in [h] 70
Mögliche Überdimensionierung mögliche Überdimensionierung von Heizflächen nach EN 12831 Gebäude mit schwerer Bauart, Absenkung 3 K, Aufheizung in 1 h Überdimensionierung, in [%] 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Gebäude mit mittlerer Bauart, Absenkung 2 K, Aufheizung in 2 h Gebäude mit leichter Bauart, Absenkung 1 K, Aufheizung in 4 h 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Heizlast des Raumes ohne Zuschlag, in [W/m²] 71 Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 72
Normheizlast eines Raumes (21) > Gleichung 2 > Gleichung 11 > Gleichung 20 73 Schema Φ i ΦT,i H T, ie H T,iue H T,ig H T,ij Θ int Θ e Φ V,i HV,i Θ e Θ int V min, i V inf,i V su,i V mech,inf,i Φ RH,i 74
Normheizlast eines Gebäudes oder Gebäudeteils (22) ohne mechanische Lüftung: mit mechanischer Lüftung: 75 Vereinfachtes Verfahren Gilt nur für Wohngebäude mit n 50 3,0 h -1 und 3 Wohneinheiten 76
Beispiel für ein Gebäude ohne mechanische Lüftung 77 Gebäude Die Beispielberechnung wird für die Räume Wohnen, Schlafen und Bad eines Einfamilienhauses (Gebäude aus DIN V 4108-6 und DIN V 4701-10) nach dem ausführlichen und dem vereinfachten Verfahren durchgeführt. Raum Wohnen und Bad werden mit einer Wiederaufheizzeit ( = 2 Stunden) berechnet, Raum Schlafen nicht. 78
Gebäude 79 U-Werte 80
Allgemeine Beschreibung und Temperaturen 81 Beiblatt Tabelle 1a (Auszug) 82
Allgemeine Beschreibung und Temperaturen 83 Beiblatt Tabelle 7 84
Ermittlung des Wiederaufheizfaktors 85 Ermittlung des Wiederaufheizfaktors 86
Ermittlung des Wiederaufheizfaktors 87 Beiblatt Tabelle 10a 88
Beiblatt Tabelle 10b 89 Ermittlung des Wärmebrückenzuschlags Vereinbarungen 90
Wärmeverluste an Erdreich 91 Wärmeverluste an Erdreich 92
Norm Bild 3 93 Norm Tabelle 4 94
Wärmeverluste an Erdreich 95 Wärmeverluste an Erdreich 96
Werte für Norm-Lüftungswärmeverlust 97 Beiblatt Tabelle 6 98
Beiblatt Tabelle 7 99 Beiblatt Tabelle 8 100
Beiblatt Tabelle 9 101 Werte für Norm-Lüftungswärmeverlust 102
Ausfüllen der Formblätter G1 Gebäudedaten 103 Ausfüllen der Formblätter G1 Gebäudedaten 104
Ausfüllen der Formblätter G1 Gebäudedaten 105 Ausfüllen der Formblätter V Vereinbarungen 106
Ausfüllen der Formblätter R3 Raumheizlast Wohnen 107 Ausfüllen der Formblätter R3 Raumheizlast Wohnen 108
Ausfüllen der Formblätter R3 Raumheizlast Wohnen Alle anderen Räume analog 109 Ausfüllen der Formblätter G 2 Gesamtheizlast 110
Ausfüllen der Formblätter G 2 Gesamtheizlast 111 Ausfüllen der Formblätter G 3 Übersicht 112
Ausfüllen der Formblätter G 3 Übersicht 113 Beispiel mit mechanischer Lüftung 114
Gebäude Im Folgenden: Keine Berechnung von Transmission, Nur Vorstellung der Berechnung bei verschiedenen Lüftungsmöglichkeiten 115 Ohne mechanische Lüftung 116
Ohne mechanische Lüftung 117 Zwangsbelüftung mit einem Wärmetauscher 118
Zwangsbelüftung mit einem Wärmetauscher 119 Zwangsentlüftung, einfacher Abzug 120
Zwangsentlüftung, einfacher Abzug 121 Übersicht der Heizlasten Ohne mechanische Lüftung Zwangsbelüftung mit einem Wärmetauscher Zwangsentlüftung, einfacher Abzug 122
Software 123 Software 124
Fragen? Diskussion! 125